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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Bereich
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Öffnen und Schließen einer
Leitung (eines Durchlasses) für
ein Fluid (Flüssigkeit
oder Gas). Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung, mit der der Betriebszustand eines Absperrventils visuell
geprüft
werden kann, und zudem eine Vorrichtung, mit der sich ein normalerweise
geschlossenes Ventil manuell öffnen
lässt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
sind bereits verschiedene Arten von Absperrventilen bekannt, die
einen Aufbau aufweisen, bei dem ein Ventilelement normalerweise
durch eine Federkraft so in eine Öffnungs- oder Schließrichtung vorgespannt
ist, dass eine zugehörige
Leitung geschlossen oder geöffnet
wird, wenn der Druck eines Arbeitsfluids gegen die Federkraft auf
das Ventilelement einwirkt. Allerdings besteht bei derartigen herkömmlichen
Absperrventiltypen die einzige Möglichkeit
zur Überprüfung des
Betriebszustands des Absperrventils im Ablesen eines Messgeräts, z.B.
eines Durchflussmessers oder eines Druckmessers.
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Zudem
sind bereits verschiedene Arten von normalerweise geschlossenen
Ventilen bekannt, die einen Aufbau aufweisen, bei dem ein Ventilelement normalerweise
so durch eine Federkraft geschlossen wird, dass die zugehörige Leitung
geöffnet
wird, wenn der Druck eines Arbeitsfluids gegen die Federkraft auf
das Ventilelement einwirkt. Wenn bei solchen herkömmlichen
normalerweise geschlossenen Ventiltypen Bedingungen auftreten, die
die Zuführung
eines jeglichen Arbeitsfluids unmöglich machen, so ist es schwierig,
ein Öffnen
des Ventils zu bewerkstelligen, wenn dies nötig wird. Insbesondere ist
es bei einem normalerweise geschlossenen Ventil mit einem hohen
Schließdruck
(d.h. einer großen
Federkraft zum Schließen
des Ventils), schwieriger, das Ventil unter denselben Bedingungen
zu öffnen,
wenn dies nötig
ist, und zudem ist es sehr schwierig, den Öffnungszustand (Öffnungsquerschnitt)
des Ventils einzustellen und aufrechtzuerhalten.
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Ein
Absperrventil gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus der
EP
0 692 686 A2 bekannt. Das darin offenbarte Absperrventil
umfasst ein Gehäuse,
das mit einer Führungsbohrung
zur Führung
einer Betätigungsstange
versehen ist.
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An
einem oberen Ende der Betätigungsstange
ist ein visuelles Prüfelement
gehaltert. Das visuelle Prüfelement
ist innerhalb der Führungsbohrung positioniert,
wenn ein Fluidkanal geschlossen ist, wobei sich die Betätigungsstange
in einer abgesenkten Position befindet, während es nach oben von der Oberseite
des Gehäuses
vorsteht und somit sichtbar ist, wenn der Fluidkanal geöffnet ist,
wobei sich die Arbeitsstange in einer angehobenen Position befindet.
Ein mit einem Innengewinde versehener vertikaler Abschnitt zur Verbindung
mit einer Druckzuführvorrichtung,
welche Druckluft als Arbeitsfluid über einen externen Schlauch
zuführt,
ist in der Oberseite des Gehäuses
vorgesehen und der Führungsbohrung
benachbart. Wenn eine externe Leitung mit dem ein Innengewinde aufweisenden
vertikalen Abschnitt verbunden ist, kann es somit vorkommen, dass
diese den Blick auf das visuelle Prüfelement versperrt.
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Weitere
Absperrventile sind in der EP-A-0 882 921 und der WO 98/54495 A
offenbart.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
mit einfachem Aufbau vorzusehen, durch die der Betriebszustand eines
Absperrventils (beispielsweise, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen ist)
visuell überprüft werden
kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung vorzusehen,
mit der ein normalerweise geschlossenes Ventil manuell geöffnet werden
kann und die es ermöglicht,
die Ventilöffnung
auf einfache Weise einzustellen und beizubehalten.
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Zur
Lösung
der ersten der genannten Aufgaben wird ein Absperrventil gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
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Vorzugsweise
zieht sich das visuelle Prüfelement
vollständig
in das Gehäuse
zurück,
wenn die Arbeitsstange sich in einer Ventilöffnungsposition oder einer
Ventilschließposition
befindet, während das
visuelle Prüfelemente
von dem Gehäuse
vorsteht, wenn die Arbeitsstange sich in dem jeweils andern Zustand
befindet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist das visuelle Prüfelement
als ein zur Arbeitsstange koaxiales zylindrisches Element ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist zudem ein zylindrischer Halter vorgesehen, der koaxial an der
Arbeitsstange befestigt ist, wobei das visuelle Prüfelement
als ein zylindrisches Element ausgebildet und fest am zylindrischen
Halter angebracht ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
spannt das Vorspannelement die Arbeitsstange in die erste Richtung
vor, um zu veranlassen, dass das Ventilelement die Hauptleitung
schließt.
Das Absperrventil umfasst ferner eine handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung, die
ein lösbar
am zylindrischen Halter anbringbares Ansatzstück für das manuelle Öffnen enthält, sowie ein
Betätigungselement,
welches betätigt
wird, um die Arbeitsstange über
das Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
in eine Richtung zu bewegen, in der das Ventilelement veranlasst
wird, die Hauptleitung zu öffnen.
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Vorzugsweise
ist zudem eine handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung
vorgesehen, die die folgenden Bestandteile umfasst: ein Drehelement
mit einer zylindrischen Oberfläche,
die mit einer am Gehäuse
montierten Betätigungshalterung
in Kontakt kommt, wobei das Drehelement über einen Drehzapfen, der an
einer Position vorgesehen ist, die von einem ungefähren Mittelpunkt
der zylindrischen Oberfläche
in Richtung auf den zylindrischen Halter abweicht, um das Ansatzstück für das manuelle Öffnen geschwenkt
wird, und ein Betätigungselement,
welches betätigt
wird, um das Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
mit dem zylindrischen Halter zu koppeln, und die betätigt wird,
um das Drehelement zu drehen, während
die zylindrische Fläche
die Betätigungshalterung
berührt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung
eine Verriegelungswelle, die so in das Drehelement geschraubt wird,
dass ein Spitzenende der Verriegelungswelle mit einer Anschlagfläche in Eingriff
gebracht werden kann, die auf dem Ansatzstück für das manuelle Öffnen ausgebildet
ist. Die Anschlagfläche
ist so ausgebildet, dass der Abstand zwischen der Anschlagfläche und
dem Spitzenende der Verriegelungswelle zunimmt, wenn der zylindrische
Halter über
das Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
und den Drehzapfen in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt wird,
wenn das Drehelement gedreht wird, während seine zylindrische Oberfläche mit
der Betätigungshalterung
in Kontakt bleibt, und wobei der Abstand in Übereinstimmung mit dem Ausmaß des Schraubeingriffs
der Verriegelungswelle mit dem Drehelement variiert.
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Vorzugsweise
ist die Verriegelungswelle integral mit dem Betätigungselement ausgebildet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung
die folgenden Bestandteile: ein Drehelement mit einer zylindrischen
Oberfläche,
die mit einer am Gehäuse
montierten Betätigungshalterung
in Kontakt kommt, wobei das Drehelement über einen Drehzapfen, der an einer
Position vorgesehen ist, die von einem ungefähren Mittelpunkt der zylindrischen
Oberfläche
in Richtung auf den zylindrischen Halter abweicht, um das Ansatzstück für das manuelle Öffnen geschwenkt
wird; einen Verriegelungsarm, der in dem Drehelement geschwenkt
wird, wobei ein Ende des Verriegelungsarms mit der Anschlagfläche des
Ansatzstückes
für das
manuelle Öffnen
in Eingriff gebracht werden kann; und eine Feder, die den Verriegelungsarm
so vorspannt, dass das eine Ende des Verriegelungsarms so in eine
Richtung vorgespannt wird, dass es mit der Anschlagfläche des
Ansatzstücks
für das
manuelle Öffnen
in Eingriff kommt. Die Anschlagfläche ist so ausgebildet, dass
sich ein Abstand zwischen der Anschlagfläche und dem Schwenkpunkt des
Verriegelungsarms vergrößert, wenn
der zylindrische Halter beim Drehen des Drehelements über das
Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
und den Drehzapfen in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt wird,
wobei die zylindrische Oberfläche des
Drehelements während
des Drehens mit der Betätigungshalterung
in Kontakt bleibt, und wobei sich ein Abstand zwischen dem einen
Ende des Verriegelungsarms und der Anschlagfläche vergrößert, wenn der Verriegelungsarm
manuell gegen die Federkraft der Feder gedreht wird.
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Vorzugsweise
ist der Betätigungshebel
an dem Drehelement befestigt, um das Drehelement manuell zu drehen,
wobei der Verriegelungsarm in dem Betätigungshebel angeordnet ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Absperrventil eine kraftunterstützte Vorrichtung, mit der die
Vorspannkraft des Vorspannelements vervielfacht wird, um auf die
Arbeitsstange übertragen
zu werden.
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Vorzugsweise
ist das visuelle Prüfelement farbig.
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Vorzugsweise
umfasst das Absperrventil ferner folgendes: ein stationäres Lagerelement,
welches in dem Gehäuse
vorgesehen ist, wobei der Kolbenkörper und die Arbeitsstange
relativ zu dem stationären
Lagerelement beweglich sind; einen Zwischenraum, der zwischen dem
Kolbenkörper
und dem stationären
Lagerelement ausgebildet ist, über den
das Arbeitsfluid der Druckkammer zugeführt wird, mindestens einen
Anschluss, der an dem stationären
Lagerelement ausgebildet ist, um mit dem Zwischenraum verbunden
zu werden, so dass das Arbeitsfluid über den Zwischenraum und den
mindestens einen Anschluss der Druckkammer zugeführt wird; und ein Dichtungselement,
welches von dem Kolbenkörper
gehalten wird, wobei das Dichtungselement ein Ende des Zwischenraums öffnet, um
zu veranlassen, dass die Druckkammer mit einer Steuerleitung über den
Zwischenraum und den mindestens einen Anschluss verbunden wird,
wenn der Kolbenkörper
aufgrund der Vorspannkraft des Vorspannelements an einer Grenze
seines Bewegungsbereiches positioniert ist, und wobei das Dichtungselement
das eine Ende des Zwischenraums verschließt, um zu veranlassen, dass
die Druckkammer nur über
den mindestens einen Anschluss mit der Steuerleitung verbunden ist,
wenn der Kolbenkörper sich
von der Grenze des Bewegungsbereichs fortbewegt, wobei die Druckkammer
durch den Kolbenkörper,
das Gehäuse
und das stationäre
Lagerelement definiert ist.
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Vorzugsweise
ist das Dichtungselement als ein ringförmiges Dichtungselement ausgebildet,
welches in eine ringförmige
Nut eingepasst ist, die an einer Innenumfangsfläche des Kolbenkörpers so
ausgebildet, dass sie dem Zwischenraum zugewandt ist.
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Vorzugsweise
umfasst das Absperrventil ferner eine Leitungsverbindung, die in
dem visuellen Prüfelement
angeordnet und mit der Arbeitsstange gekoppelt ist, um mit der Steuerleitung
verbunden zu werden, wobei ein Ende des externen Schlauchs über die
Leitungsverbindung mit der Arbeitsstange verbunden ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung für das manuelle Öffnen eines
normalerweise geschlossenen Ventils vorgesehen, wobei die Vorrichtung
das normalerweise geschlossene Ventil und eine handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung umfasst.
Das normalerweise geschlossene Ventil enthält eine Arbeitsstange zum Betätigen eines
Ventilelements, welches bewegt wird, um eine Leitung zu schließen und
zu öffnen;
einen zylindrischen Halter, der koaxial an der Arbeitsstange fixiert
ist und an dem die handbetätigte Öffnungsvorrichtung
abnehmbar von außerhalb
des Gehäuses
befestigt werden kann; ein Vorspannelement, das die Arbeitsstange
in eine erste Richtung vorspannt, um das Ventilelement dazu zu bringen,
die Leitung zu schließen;
und eine Druckkammer, die innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist und mit
einem Arbeitsfluid versorgt wird, um die Arbeitsstange in eine zweite
Richtung zu bewegen und so das Ventilelement dazu zu bringen, die Leitung
zu öffnen.
Die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung
umfasst ein Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen,
welches lösbar
an dem zylindrischen Halter angebracht werden kann; ein Drehelement
mit einer zylindrischen Oberfläche,
die mit einer an dem Gehäuse
montierten Betätigungshalterung
in Kontakt kommt, wobei das Drehelement über einen Drehzapfen, der an
einer Position vorgesehen ist, die von einem ungefähren Mittelpunkt
der zylindrischen Oberfläche
in Richtung auf den zylindrischen Halter abweicht, um das Ansatzstück für das manuelle Öffnen geschwenkt
wird; und ein Betätigungselement,
welches betätigt
wird, um das Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
mit dem zylindrischen Halter zu koppeln, und sie wird betätigt, um
das Drehelement zu drehen, während
die zylindrische Fläche
die Betätigungshalterung
berührt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung
eine Verriegelungswelle, die so in das Drehelement geschraubt wird,
dass ein Spitzenende der Verriegelungswelle mit einer Anschlagfläche in Eingriff
gebracht werden kann, die auf dem Ansatzstück für das manuelle Öffnen ausgebildet
ist. Die Anschlagfläche
ist so geformt, dass der Abstand zwischen der Anschlagfläche und
dem Spitze nende der Verriegelungswelle zunimmt, wenn der zylindrische
Halter 51 über
das Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
und den Drehzapfen in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt wird, wenn
das Drehelement gedreht wird, während
dessen zylindrische Oberfläche
mit der Betätigungshalterung
in Kontakt bleibt, und wobei der Abstand in Übereinstimmung mit einem Ausmaß des Schraubeingriffs
der Verriegelungswelle mit dem Drehelement variiert.
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Vorzugsweise
ist die Verriegelungswelle integral mit dem Betätigungselement ausgebildet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung
einen Verriegelungsarm, der innerhalb des Drehelements schwenkbeweglich
ist, wobei ein Ende des Verriegelungsarms mit der Anschlagfläche des
Ansatzstückes
für das
manuelle Öffnen
in Eingriff kommen kann; und eine Feder, die den Verriegelungsarm
so vorspannt, dass ein Ende des Verriegelungsarms in eine Richtung
vorgespannt ist, in der es mit der Anschlagfläche des Ansatzstücks für das manuelle Öffnen in
Eingriff kommt. Die Anschlagfläche
ist so geformt, dass der Abstand zwischen der Anschlagfläche und
dem Schwenkpunkt des Verriegelungsarmes zunimmt, während der
zylindrische Halter über das
Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen
und den Schwenkzapfen in eine Ventilöffnungsrichtung bewegt wird,
wenn das Drehelement gedreht wird, während seine zylindrische Oberfläche mit
der Betätigungshalterung
in Kontakt bleibt, und wobei der Abstand zwischen dem einen Ende
des Verriegelungsarms und der Anschlagfläche zunimmt, wenn der Verriegelungsarm
manuell gegen die Federkraft der Feder gedreht wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung
zusätzlich einen
Betätigungshebel,
der zum manuellen Drehen des Drehelements an diesem befestigt ist,
wobei der Verriegelungsarm in dem Betätigungshebel positioniert ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Absperrventil eine kraftunterstützte Vorrichtung, mit der die
Vorspannkraft des Vorspannelements zur Übertragung auf die Arbeitsstange
vervielfacht wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Absperrventil
vorgesehen, das die folgenden Bestandteile umfasst: eine Arbeitsstange
zum Betätigen
eines Ventilelements, die zum Öffnen
und Schließen
einer Leitung bewegt wird; ein Vorspannelement, das die Arbeitsstange
in eine erste Richtung vorspannt, um das Ventilelement dazu zu bringen,
die Leitung zu schließen;
eine Druckkammer, die innerhalb eines Gehäuses des Absperrventils ausgebildet
ist; eine Druckzuführvorrichtung,
die der Druckkammer ein Arbeitsfluid zuführt, um die Arbeitsstange in
eine zweite Richtung gegen eine Vorspannkraft des Vorspannelements
zu bewegen; und ein Bewegungselement, das sich zusammen mit der Arbeitsstange
bewegt, um entsprechend der Bewegung der Arbeitsstange aus dem Gehäuse vorzustehen
und sich in dieses zurückzuziehen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Absperrventil vorgesehen, das die folgenden
Bestandteile umfasst: eine Arbeitsstange zum Betätigen eines Ventilelements,
welches zum Schließen
und Öffnen
einer Leitung bewegt wird; und ein Bewegungselement, das sich zusammen
mit der Arbeitsstange derart bewegt, dass das Bewegungselement sich
in das Gehäuse
des Absperrventils zurückzieht,
wenn das Ventilelement so bewegt wird, dass die Leitung geschlossen
wird, und so, dass zumindest ein Teil des Bewegungselements aus
dem Gehäuse
vorsteht, wenn das Ventilelement zum Öffnen der Leitung bewegt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
beigefügte
Zeichnung genauer beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht
des ersten Ausführungsbeispiels
eines kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils vom normalerweise geschlossenen Typ, bei dem die vorliegende
Erfindung zum Einsatz kommt, wobei das Ventil in einem geschlossenen
Zustand dargestellt ist;
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2 eine
Längsschnittansicht
des ersten Ausführungsbeispiels
des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß 1, wobei
ein geöffneter
Ventilzustand dargestellt ist;
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3 eine
Perspektivansicht grundlegender Elemente des kraftunterstützten, langsam
betätigten Ventils
vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß den 1 und 2,
wobei die Relativposition der sich verjüngenden Spitze einer Arbeitsstange,
eines Paars von Tänzerwalzen
und eines Paars von Rollen gezeigt ist;
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4 eine
Ansicht ähnlich 3,
wobei grundlegende Elemente des kraftunterstützten, langsam betätigten Ventils
vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß den 1 und 2 gezeigt
und ein weiteres Ausführungsbeispiel
der sich verjüngenden
Spitze der Arbeitsstange dargestellt ist, die eine andere Form als
die sich verjüngende
Spitze gemäß 3 aufweist;
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5 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teils des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß den 1 und 2,
wobei ein Zustand eines Kolbenkörpers,
eines stationären
Lager elements und eines ringförmigen
Dichtungselements bei geschlossenem Ventil dargestellt ist,
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6 eine
Ansicht ähnlich 5,
wobei ein Zustand des Kolbenkörpers,
des stationären
Lagerelements und des ringförmigen
Dichtungselements bei Beginn einer Operation zum langsamen Öffnen des Ventils
gezeigt ist;
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7 eine
Ansicht ähnlich 5,
wobei ein Zustand des Kolbenkörpers,
des stationären
Lagerelements und des ringförmigen
Dichtungselements während
der Durchführung
des langsamen Öffnens des
Ventils gezeigt ist;
-
8 eine
Ansicht ähnlich 5,
wobei ein Zustand des Kolbenkörpers,
des stationären
Lagerelements und des ringförmigen
Dichtungselements bei Beendigung der Durchführung eines langsamen Öffnens des
Ventils gezeigt ist;
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9 ein
Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für die besonderen Ventilöffnungseigenschaften
des kraftunterstützten,
langsam betätigten Ventils
vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß den 1 und 2;
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10A eine Vorderansicht eines grundlegenden Teils
der besonderen Ventilöffnungseigenschaften
des kraftunterstützten,
langsam betätigten Ventils
vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß den 1 und 2,
wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem ein zylindrisches visuelles
Prüfelement
sich von einem oberen Gehäuse
zurückzieht, wenn
das Ventil geschlossen ist;
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10B eine Ansicht ähnlich 10A,
wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem das zylindrische visuelle
Prüfelement
in das obere Gehäuse
vorsteht, wenn das Ventil offen ist;
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11 eine
Perspektivansicht einer handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
für das
erste Ausführungsbeispiel
des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils vom normalerweise geschlossenen Typ gemäß den 1 und 2,
wobei ein zugehöriges
Element des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils gezeigt ist, mit dem die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung
in Eingriff steht;
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12 eine
Querschnittsansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 11 und
des zugehörigen
Elements des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils gemäß 11,
wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung
mit dem zugehörigen
Element in Eingriff steht, jedoch noch nicht zum Öffnen des
Ventils betätigt
wurde;
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13 eine
Querschnittansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 12 und
des zugehörigen
Elements des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils entlang der Linie XIII-XIII in 12, in
Richtung der hinzugefügten
Pfeile betrachtet;
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14 eine
Perspektivansicht einer handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
für das
zweite Ausführungsbeispiel
des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils vom normalerweise geschlossenen Typ, bei dem die vorliegende
Erfindung zum Einsatz kommt, und eines zugehörigen Elements des kraftunterstützten, langsam
betätigten
Ventils, mit dem die handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
in Eingriff steht;
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15 eine
Querschnittsansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 14 und
des zugehörigen
Elements des kraftunterstützten,
lang sam betätigten
Ventils gemäß 14,
wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung
mit dem zugehörigen
Element in Eingriff steht, jedoch noch nicht zum Öffnen des
Ventils betätigt
wurde;
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16 eine
Querschnittsansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 14 und
des zugehörigen
Elements des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils gemäß 14 entlang
der Linie XVI-XVI in 15, in Richtung der hinzugefügten Pfeile
betrachtet;
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17 eine
Querschnittsansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 14 und
des zugehörigen
Elements des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils gemäß 14,
wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung
mit dem zughörigen
Element in Eingriff steht und zum Öffnen des Ventils betätigt wurde;
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18 eine
Ansicht ähnlich 17,
wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem eine Verriegelungswelle
der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
manuell gedreht wird, um den Öffnungsquerschnitt
des Ventils zu verriegeln;
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19 eine
perspektivische Explosionsansicht einer handbetätigten Ventilöffnungsvorrichtung, die
bei dem dritten Ausführungsbeispiel
des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils vom normalerweise geschlossenen Typ eingesetzt wird, bei
dem die vorliegende Erfindung Verwendung findet;
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20 eine
Querschnittsansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 19 und
eines zugehörigen
Elements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
eines kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung mit
dem zugehörigen
Element in Eingriff steht und zum Öffnen des Ventils betätigt wurde;
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21 eine
Querschnittsansicht der handbetätigten
Ventilöffnungsvorrichtung
gemäß 20 und
des zugehörigen
Elements des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Ventils gemäß 20,
wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung
mit dem zugehörigen
Element in Eingriff steht, aber noch nicht zum Öffnen des Ventils betätigt wurde;
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22 eine
Ansicht ähnlich 21,
wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem die handbetätigte Öffnungsvorrichtung
zum Öffnen
des Ventils betätigt wurde;
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23 eine
Ansicht ähnlich 22,
wobei eine Aktion eines Verriegelungsarms zum Entriegeln des Öffnungsquerschnitts
des Ventils gezeigt ist, wobei ein in 23 gezeigter
Pfeil eine Drehrichtung des Verriegelungsarms zum Entriegeln des Öffnungsquerschnitts
des Ventils anzeigt; und
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24 eine
Ansicht ähnlich 22,
wobei der Zustand in dem Moment gezeigt ist, in dem der Verriegelungsarm
manuell so gedrückt
wird, dass der Verriegelungsarm aus dem Eingriff mit der gebogenen
Anschlagfläche
des Ansatzstücks
für das
manuelle Öffnen
gebracht wird.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Das
erste Ausführungsbeispiel
eines Absperrventils (eines kraftunterstützten, langsam betätigten Ventils) 10,
bei dem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt, wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 erläutert. Das
kraftunterstützte,
langsam betätigte
Ventil (Absperrventil) 10 ist ein Ventil vom normalerweise
geschlossenen Typ und öffnet
sich langsam, wenn es durch den Druck eines Arbeitsfluids geöffnet wird.
Der grundlegende Aufbau des Absperrventils 10 wurde in
der nicht geprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr.11-82804
desselben Anmelders vorgeschlagen. Zunächst wird nun im folgenden
der Gesamtaufbau des Absperrventils 10 erläutert.
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Das
Absperrventil 10 ist an seinem unteren Ende mit einem Leitungsblock 11 versehen.
Der Leitungsblock 11 weist an einander entgegengesetzten Seiten
zwei Leitungsverbindungsanschlüsse 12 und 13 auf,
die auf derselben Achse positioniert sind. Der Leitungsblock 11 ist
zudem mit einem Absperrventilverbindungsanschluss 14 ausgestattet,
dessen Achse sich senkrecht zur Achse der zwei Leitungsverbindungsanschlüsse 12 und 13 erstreckt.
Zwei Leitungen 12a und 13a (die Leitungen 12a und 13a bilden eine
Hauptleitung des Absperrventils 10) erstrecken sich in
die zwei Leitungsverbindungsanschlüsse 12 bzw. 13 und
die inneren Enden der beiden Leitungen 12a und 13a münden in
den Absperrventilverbindungsanschluss 14. Das innere offene
Ende der Leitung 12a ist mit einem ringförmigen Ventilsitz 15 versehen.
Der Absperrventilverbindungsanschluss 14 weist eine scheibenförmige Metallmembran 16 auf, die
den ringförmigen
Ventilsitz 15 und das innere offene Ende der Leitung 13a umgibt,
und umfasst eine Halterung 17, die eine Umfangskante der
Metallmembran 16 gegen einen ringförmigen Sitz 14a des Absperrventilverbindungsanschlusses 14 hält, sowie ein
Ventilelement 18, das in der Halterung 17 positioniert
ist, wodurch es durch diese in beweglicher Weise gehaltert wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird dem Leitungsverbindungsanschluss 12 ein Hochdruckfluid
zugeführt,
das von dem Leitungsverbindungsanschluss 12 über die
Leitungen 12a und 13a zum Leitungsverbindungsanschluss 13 (von
links nach rechts in 1) fließt. Der ringförmige Ventilsitz 15 ist
in der Mitte der Metallmembran 16 ausgebildet. Das Ventilelement 18 kommt
mit der Mitte der Metallmembran 16 in Eingriff bzw. aus
dem Eingriff. Wenn das Ventilelement 18 gegen den Druck
des Fluids in der Leitung 12a gegen den ringförmigen Ventilsitz 15 gedrückt wird,
so blockiert die Metallmembran 16 die Verbindung zwischen
der Leitung 12a und der Leitung 13a.
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Das
Absperrventil 10 ist mit einem Gehäuse 21 versehen, das
aus einem unteren Gehäuse 21a und
einem oberen Gehäuse 21b besteht,
welches mit dem unteren Gehäuse 21a über eine
Ringsicherung 21c verbunden ist. Ein unteres Ende des unteren
Gehäuses 21a ist über Außen- und
Innengewinde, die an dem Verbindungsanschluss 14 bzw. dem
unteren Gehäuse 21 ausgebildet
sind, sicher an dem Absperrventilverbindungsanschluss 14 befestigt.
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Das
Absperrventil 10 ist in dem Gehäuse 21 mit einer Ventilschaftbaugruppe 24 (siehe 3 und 4),
einem Paar von Tänzerwalzen
(oberen Rollen) 25 und einem Arbeitselement 26 versehen,
wobei diese Bestandteile in das Gehäuse 21 in der genannten
Reihenfolge von unten nach oben in den Abbildungen der 1 oder 2 derart
eingebracht werden, dass sie durch dieses als bewegliche Elemente
gehaltert werden. Die Ventilschaftbaugruppe 24 ist mit
einem Ventilschaft 22 und einem Paar von Rollen (untere
Rollen) 23 versehen. Der Ventilschaft 22 dient
dazu, das Ventilelement 18 dazu zu bringen, sich in eine
Richtung zu bewegen, in der es mit dem ringförmigen Ventilsitz 15 in
Eingriff oder aus dem Eingriff kommt. Jede Rolle des Rollenpaars 23 besteht
aus einem Umfangsrollenelement 23a und einem axialen Schaft 23b,
dessen entgegengesetzte Enden durch einen Halteblock 22a der
Ventilschaftbaugruppe 24 gehaltert werden. Der Ventilschaft 22 ist
integral mit dem Halteblock 22a ausgebildet. Die beiden
Rollen 23 (das Paar axialer Schäfte 23b) sind an entgegengesetzten
Seiten der Achse des Ventilschafts 22 symmetrisch zur Achse
des Ventilschafts 22 so angeordnet, dass sie sich parallel
zu einander in eine Richtung senkrecht zur Achse des Ventilschafts 22 erstrecken,
ohne die Achse des Ventilschafts 22 zu kreuzen.
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Das
Arbeitselement 26 ist mit einem Arbeitsstab 27 versehen,
der koaxial zu dem Ventilschaft 22 verläuft, und weist einen Kolbenkörper 29 auf,
der an einem Mittelabschnitt des Arbeitstabs 27 befestigt
ist. Der Kolbenkörper 29 ist
gleitbeweglich in dem Gehäuse 21 (dem
unteren Gehäuse 21a)
in luftdichter Weise so vorgesehen, dass die äußere Umfangsfläche des
Kolbenkörpers 29 gleitbeweglich
mit einer Innenumfangsfläche
des unteren Gehäuses 21a in Kontakt
steht, während
der Kolbenkörper 29 gleitbeweglich
auf einem zentralen zylindrischen Abschnitt 32 des stationären Lagerelements 30 derart
angeordnet ist, dass die Innenumfangsfläche des Kolbenkörpers 29 gleitbeweglich
mit einer Außenumfangsfläche des
zentralen zylindrischren Abschnitts 32 in Kontakt kommt.
Wie sich den 5 bis 8 entnehmen
lässt,
ist der Arbeitsstab 27 gleitbeweglich in dem zentralen
Zylinder 32 in luftdichter Weise über einen O-Ring 32c befestigt.
Der O-Ring 32c ist so auf dem Arbeitsstab 27 angeordnet,
dass dessen Außenkante
in Druckkontakt mit der Innenumfangsfläche 32b des zentralen
zylindrischen Abschnitts 32 steht. Die Außenumfangsfläche des
stationären
Lagerelements 30 ist an einer Innenumfangsfläche des unteren
Gehäuses 21a in
luftdichter Weise angebracht. Das Gehäuse 21, der Kolbenkörper 29 (der Arbeitsstab 27)
und das stationäre
Lagerelement 30 definieren zusammen eine Druckkammer (eine
Ventilöffnungsdruckkammer) 31.
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Wie
sich den 5 und 6 entnehmen lässt, ist
zwischen einer Außenumfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 und dem Kolbenkörper 29 ein
Zwischenraum C1 ausgebildet, während
zwischen der Innenumfangsfläche 32b des zentralen
zylindrischen Abschnitts 32 und dem Arbeitsstab 27 ein
Zwischenraum C2 ausgebildet ist. Der O-Ring 32c verhindert,
dass Luft aus der Druckkammer 31 durch den Spalt C2 in
einen Raum gelangt, in dem die Ventilschaftbaugruppe 24 positioniert
ist, wodurch die hermetische Abdichtung der Druckkammer 31 aufrechterhalten
wird. Ein Steuer druck (Druckluft/Arbeitsfluid) P wird auf die Druckkammer 31 über eine
Axialleitung (Arbeitsfluidleitung/Steuerleitung) 33a und
eine radiale Leitung (Arbeitsfluidleitung/Steuerleitung) 33b ausgeübt, wobei diese
Leitungen im Arbeitsstab 27 ausgebildet sind.
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Das
Absperrventil 10 ist zwischen dem Kolbenkörper 29 und
dem oberen Gehäuse 21b mit
einer Druckfeder (Vorspannelement) 37 versehen, die das
Arbeitselement 26 normalerweise zur Ventilschaftbaugruppe 24 hin
vorspannt. Das untere Ende des Arbeitsstabs 27 des Arbeitselements 26 ist
als eine sich verjüngende
Spitze 27a ausgebildet. Die beiden Tänzerwalzen 25 sind
zwischen der sich verjüngenden
Spitze 27a des Arbeitsstabs 27 und dem Rollenpaar 23 angeordnet.
Die sich verjüngende Spitze 27a kann
als eine Spitze 27a2 in Form eines ringförmigen Kegels
ausgebildet sein, wie sich dies 3 entnehmen
lässt,
oder als eine Spitze 27a1 in Form eines Keils mit zwei
flachen Oberflächen,
wie dies in 4 gezeigt ist.
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Jede
Rolle des Tänzerwalzenpaars 25 besteht
aus einem Umfangsrollenelement 25a und einem Axialschaft 25b.
Jedes Umfangsrollenelement 25a wird derart von einer in
der Unterseite des stationären
Lagerelements 30 ausgebildeten Vertiefung 30a aufgenommen,
dass es sich nicht in die Achsrichtung des Arbeitsstabs 27 bewegen
kann, während
jeder Axialschaft 25b durch eine Führungsfläche 24b der Ventilschaftanordnung 24 so
geführt wird,
dass er sich in eine Richtung senkrecht zur Achse des Ventilschafts 22 bewegen
kann. Das Paar von Tänzerwalzen 25 ist
parallel zu dem Paar von Rollen 23 zwischen der sich verjüngenden
Spitze 27a und dem Rollenpaar 23 angeordnet. Der
Ventilschließdruck,
der auf das Arbeitselement 26 ausgeübt wird, wird über die
sich verjüngende
Spitze 27a des Arbeitsstabs 27, das Paar von Tänzerwalzen 25 und das
Paar von Rollen 23 auf den Ventilschaft 22 übertragen.
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Die
Form der sich verjüngenden
Spitze 27a des Arbeitsstabs 27, der Außendurchmesser
jedes der oberen und unteren Rollenpaare 23 und 25 und die
Ausgangsposition je des der oberen und unteren Rollenpaare 23 und 25 (zu
dem Zeitpunkt, wenn das Ventilelement 18 nicht mit dem
ringförmigen
Ventilsitz 15 in Eingriff steht) werden derart gewählt, dass sich
der Ventilschaft 22 in einem Umfang bewegt, der geringer
ist als der Umfang der Bewegung des Arbeitselements 26,
wenn das Arbeitselement 26 sich auf die Ventilschaftbaugruppe 24 zubewegt,
um den Ventilschaft 22 dazu zu bringen, sich über die
sich verjüngende
Spitze 27a, das Paar von Tänzerwalzen 25 und
das Paar von Rollen 23 auf den ringförmigen Ventilsitz 15 zu
zu bewegen. So kann beispielsweise das Verhältnis des Bewegungsumfangs
des Arbeitselements 26 zum Bewegungsumfang des Ventilsstabs 22 „1 : 0,2" oder „1 : 0,1" betragen. In jedem
Betriebszustand bleibt die sich verjüngende Spitze 27a ständig in
Kontakt mit dem Paar von Tänzerwalzen 25,
die ihrerseits mit dem Paar von Rollen 23 in Kontakt bleiben.
Selbst wenn sich das Arbeitselement 26 in eine der Ventilschaftbaugruppe 24 nächstliegende Position
bewegt, so bewegt sich die jeweilige Position des Paars von Tänzerwalzen 25 niemals
nach außen über die
jeweilige Position des Rollenpaars 23 in eine Richtung
senkrecht zur Achsrichtung des Arbeitsstabs 27 hinaus (d.h.
in horizontaler Richtung in den 1 und 2).
Das Absperrventil 10 ist zwischen der Ventilschaftbaugruppe 24 und
dem unteren Gehäuse 21a mit
einer Druckfeder 24a versehen, die eine relativ kleine
Federkraft aufweist, durch die die Ventilschaftbaugruppe 24 in
eine Richtung zum Öffnen
des Ventils vorgespannt wird.
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Die
Druckluft (das Arbeitsfluid), die aus der radialen Leitung 33b strömt, wird über den
Zwischenraum C2 und den Zwischenraum C1 zur Druckkammer 31 geleitet.
Der zentrale zylindrische Abschnitt 32, der ein Element
darstellt, dass den Zwischenraum C1 begrenzt, ist mit wenigstens
einem Schlitz 40 versehen, welcher mit dem Zwischenraum
C1 verbunden ist und linear in die Achsrichtung des zentralen zylindrischen
Abschnitts 32 oder alternativ hierzu spiralförmig um
die Achse des zentralen zylindrischen Abschnitts 32 verläuft. Ein
ringförmiges
Dichtungselement (Einwegdichtungselement) 41 ist so in einer
ringförmigen,
an einer Innenumfangsfläche
des Kolbenkörpers 29 ausgebildeten
Nut angeordnet, dass es dem Zwischenraum C1 zu gewandt ist. Das ringförmige Dichtungselement 41 versperrt
den Zwischenraum C1 so, das die radiale Leitung 33b und die
Druckkammer 31 nur dann über den Schlitz 40 miteinander
verbunden sind, wenn das ringförmige Dichtungselement 41 mit
der Außenumfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 in Kontakt steht,
wie dies in den 6 und 7 gezeigt ist.
Allerdings steht in dem in 5 gezeigten
Zustand, in dem der Kolbenkörper 29 aufgrund
der Federkraft der Druckfeder 37 an der Untergrenze seines Bewegungsbereichs
positioniert ist, das ringförmige Dichtungselement 41 nicht
mit der Außenumfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 in Eingriff, wodurch
es sich aus dem Zwischenraum C1 an dessen unterem Ende zurückzieht.
Dementsprechend sind die radiale Leitung 33b und die Druckkammer 31 miteinander über den
Zwischenraum C1 und den Schlitz 40 verbunden, was bedeutet,
dass in dem in 5 gezeigten Zustand der Querschnittsbereich
des Durchlasses, der die radiale Leitung 33b mit der Druckkammer 31 verbindet,
offensichtlich größer ist
als dies in dem in 6 gezeigten Zustand der Fall
ist.
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Der
beschriebene Aufbau des Absperrventils 10 ist identisch
zu demjenigen des in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr.11-82804 beschriebenen Ausführungsbeispiels
des Ventils. Neben diesem Aufbau ist das vorliegende Ausführungsbeispiel
des Absperrventils 10 zudem mit einer Vorrichtung zum visuellen
Prüfen
des Betriebsstatus des Absperrventils 10 versehen. Diese
Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 genauer erläutert.
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Das
Absperrventil 10 ist an einem Ende (dem oberen Ende) des
Arbeitsstabs 27, das dem anderen Ende des Stabs bezüglich der
Halterung 17 gegenüberliegt,
mit einem zylindrischen Halter (einer Verbindungsbuchse) 51 versehen,
der am Arbeitselement 26 am oberen Ende des Arbeitsstabs 27 durch
eine Feststellschraube 50 angebracht ist. Der zylindrische Halter 51 ist
koaxial mit dem Arbeitsstab 27 ausgerichtet. Das Absperrventil 10 ist
rund um den zylindrischen Halter 51 mit einem zylindrischen
visuellen Prüfelement 52 versehen,
das fest an dem zylindrischen Halter 51 angebracht ist.
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Das
obere Gehäuse 21b weist
eine Öffnung 21d auf,
in der das visuelle Prüfelement 52 gleitbeweglich
angebracht ist. Das visuelle Prüfelement 52 zieht
sich vollständig
in die Öffnung 21d zurück, wenn
sich der Arbeitsstab 27 in seiner Ventilschließposition
befindet (siehe 1 und 10A),
während
das visuelle Prüfelement 52 von
der Öffnung 21d vorsteht,
wenn der Arbeitsstab 27 sich in seiner Ventilöffnungsposition
befindet (siehe 2 und 10B).
Das visuelle Prüfelement 52 und
der Arbeitsstab 27 sind koaxial zueinander angeordnet. Das
visuelle Prüfelement 52 kann
beispielsweise aus Kunstharz oder Metall bestehen und in einer auffälligen Farbe,
beispielsweise in Rot, gehalten sein.
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Eine
Leitungsverbindung (Leitungsanschlussstück) 54 ist mit dem
Arbeitsstab 27 gekoppelt und wird hierdurch derart in dem
zylindrischen Halter 51 positioniert, dass sie mit der
Axialleitung 33a verbunden ist. Ein Ende eines biegsamen Schlauchs
(externer Schlauch) 55 (in den 1 und 2 durch
Punkt-Punkt-Strich-Linien dargestellt) ist mit der Leitungsverbindung 54 derart
verbunden, dass zwischen ihm und dem Arbeitsstab über die
Leitungsverbindung 54 eine Verbindung hergestellt wird. Das
andere Ende des biegsamen Schlauchs 55 ist mit einem Öffnungs-/Schließ-Steuerventil 56,
einem Regulierelement 57 und einer Luft-Steuerdruckquelle (Druckzuführvorrichtung) 58 in
der genannten Reihenfolge verbunden.
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Das
Gehäuse 21,
der Kolbenkörper 29,
das stationäre
Lagerelement 30, die Druckkammer 31, die Leitungsverbindung 54,
der biegsame Schlauch 55, das Öffnungs-/Schließ-Steuerventil 56,
das Regulierelement 57 und die Luft-Steuerdruckquelle 58 bilden
zusammen eine kraftunterstützte
Vorrichtung für
das Absperrventil 10.
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Im
folgenden wird die Betätigung
des ersten Ausführungsbeispiels
des kraftunterstützten,
langsam betätigten
Absperrventils 10 erläutert.
In einem Zustand, in dem der Druckkammer 31 keine Druckluft zugeführt wird,
bewegt sich das Arbeitselement 26 durch die Federkraft
der Druckfeder 37 in die Ventilschaftbaugruppe 24 hinein.
Diese Bewegungskraft (Ventilschließkraft) überträgt sich über die sich verjüngende Spitze 27a des
Arbeitsstabs 27, das Paar von Tänzerwalzen 25 und
das Paar von Rollen 23 auf den Ventilschaft 22,
wodurch der Ventilschaft 22 bewirkt, dass sich das Ventilelement 18 auf
den ringförmigen
Ventilsitz 15 zu bewegt und so die Verbindung zwischen
der Leitung 12a und der Leitung 13a über die
Metallmembran 16 blockiert, wie dies in 1 gezeigt
ist.
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In
dieser Phase steht das ringförmige
Dichtungselement 41, das durch den Kolbenkörper 29 gehalten
wird, nicht mit der Außenumfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 in Eingriff, so dass
es sich von dem Schlitz 40 am unteren Ende des Zwischenraums
C1 zurückziehen
und so den unteren Abschnitt des Zwischenraums C1 öffnen kann. Dies
führt dazu,
dass die Steuerdruckquelle 58 (die radiale Leitung 33b)
und die Druckkammer 31 miteinander über einen Durchlass verbunden
sind, der eine große
Querschnittsfläche
aufweist, die den Zwischenraum C1 und den Schlitz 40 umfasst.
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In
diesem Zustand verursacht eine Öffnung des Öffnungs-/Schließ-Steuerventils 56 zum
Einführen
von durch die Steuerdruckquelle 58 erzeugter Druckluft
in die radiale Leitung 33b des Arbeitsstabs 27 über die
axiale Leitung 33a dazu, dass die Druckluft durch den Zwischenraum
C1 und den Schlitz 40 zwischen dem zentralen zylindrischen
Abschnitt 32 und dem Kolbenkörper 29 zur Druckkammer 31 geführt wird.
Hierdurch strömt
eine Menge an Druckluft in die Druckkammer 31, die durch
die Gesamtquerschnittsfläche
des Zwischenraums C1 und des Schlitzes 40 bestimmt wird,
wodurch die Druckkammer 31 augenblicklich ausreichend mit
Druck beaufschlagt wird, um der Druckfeder 37 entgegenzuwirken.
Dementsprechend bewegt sich der Kolbenkörper 29 (der Arbeitsstab 27)
geringfügig,
und gleichzeitig bewegt sich der Ventilschaft 22 geringfügig in einem
Umfang, der einem Zehntel (in dem erwähnten Fall eines Verhältnisses
von 1 : 0,1) oder einem Fünftel
(in dem erwähnten
Fall eines Verhältnisses
von 1 : 0,2) des Bewegungsumfangs des Kolbenkörpers 29 bei diesem
speziellen Ausfüh rungsbeispiel
entspricht. Dies führt
dazu, dass sich das Ventilelement 18 leicht vom ringförmigen Sitz 15 hebt,
um so das Öffnen
des Absperrventils 10 zu starten. Die Zeitverzögerung bis
zu dem Zeitpunkt, an dem sich das Ventil öffnet, entspricht einem Abschnitt „a" in 9.
Die Zeitverzögerung,
die im Abschnitt „a" dargestellt ist, lässt sich
verkürzen.
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Zu
dem Zeitpunkt, an dem das Absperrventil 10 beginnt, sich
zu öffnen,
kommt das ringförmige Dichtungselement 41 des
Kolbenkörpers 29 mit
der äußeren Umfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 (dem stationären Lagerelement 30)
in Kontakt, um den Zwischenraum C1 zu schließen (siehe 6),
so dass die radiale Leitung 33b und die Druckkammer 31 miteinander
nur über
den Schlitz 40 in Verbindung stehen. Hierdurch verringert sich
plötzlich
die Querschnittsfläche
des die radiale Leitung 33b mit der Druckkammer 31 verbindenden Durchlasses.
Dieser Zustand hält
an, solange das Dichtungselement 41 mit der Außenumfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 in Kontakt bleibt
(siehe 7). Dementsprechend wird die Menge der der Druckkammer 31 pro
Zeiteinheit zugeführten
Druckluft begrenzt, während
der Kolbenkörper 29 (der
Arbeitsstab 27 und der Ventilschaft 22) sich mit
einer geringen Geschwindigkeit nach oben bewegt (Abschnitt „b" in 9).
Die Aufwärtsbewegung
des Arbeitsstabs 27 in diesem Abschnitt „b" entspricht der Operation
eines langsamen Öffnens
des Ventils.
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Eine
weitergehende Aufwärtsbewegung
des Kolbenkörpers 29 führt dazu,
dass das Dichtungselement 41 den Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 verliert (siehe 2 und 8).
In diesem in den 2 und 8 gezeigten
Zustand sind die Steuerdruckquelle 58 (die radiale Leitung 33b)
und die Druckkammer 31 direkt miteinander verbunden, so
dass der Arbeitsstab 27 (der Ventilschaft 22)
seine Ventilöffnungsgrenze
schnell erreicht. Die Ventilöffnungsgrenze
des Arbeitsstabs 27 ist durch die Position des Kolbenkörpers 29 definiert,
bei der dieser mit einer Anschlagfläche 42 (siehe 1 und 2)
des Gehäuses 21 in Kontakt kommt.
Diese Phase der Bewegung des Ventils entspricht der in 9 gezeigten
Phase „c".
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Wie
sich aus den beschriebenen Operationsabläufen beim Öffnen des Ventils entnehmen
lässt, beginnt
der Kolbenkörper 29 (der
Ventilschaft 22) seine Bewegung mit einer geringen zeitlichen
Verzögerung
(Abschnitt „a" in 9)
in einer frühen
Phase des Öffnens
des Ventils, in der Druckluft in die Druckkammer 31 eingeführt wird
(d.h. wenn ein Ventilöffnungssignal
ausgegeben wird), woraufhin eine Operation für ein langsames Öffnen des
Ventils erfolgt (Abschnitt „b" in 9),
sobald das Ventil sich zu öffnen
beginnt, und schließlich
eine Operation eines schnellen Ventilöffnens herbeigeführt wird,
wenn der Kolbenkörper 29 eine
festgelegte Position (Abschnitt „c" in 9) erreicht.
Wenn die letzte Operation des schnellen Öffnens des Ventils (Abschnitt „c" in 9) nicht
nötig ist,
so müssen
die zugehörigen
Elemente nur so ausgelegt und angeordnet sein, dass das ringförmige Dichtungselement 41 bis
zum Ende des Hubs des Kolbenkörpers 29 in
Kontakt mit der Außenumfangsfläche 32a des
zentralen zylindrischen Abschnitts 32 bleibt. Die Operationsgeschwindigkeit beim
langsamen Öffnen
des Ventils (Abschnitt „b" in 9)
kann durch die Querschnittsfläche
des Schlitzes 40 (eine Summe der Querschnittsflächen aller Schlitze 40 sofern
mehr als ein Schlitz 40 im zentralen zylindrischen Abschnitt 32 ausgebildet
ist) bestimmt werden.
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Wenn
der Steuerdruck aus der Druckkammer 31 entlassen wird,
bringt die Federkraft der Druckfeder 37 den Ventilschaft 22 dazu,
das Ventilelement 18 gegen den ringförmigen Ventilsitz 15 zu pressen,
um das Ventil zu schließen.
In dieser Phase schließt
sich das Ventil schnell, da das ringförmige Dichtungselement 41 als
ein Einwegdichtungselement dient. Im Hinblick auf den Kraftübertragungspfad
kann in dieser Phase eine große
Ventilschließkraft
mit einer kleinen Druckfeder 37 erzielt werden, wenn die
Ventilschließkraft
des Arbeitselements 26 über
die sich verjüngende
Spitze 27a des Arbeitsstabs 27, das Paar von Tänzerwalzen 25 und
das Paar von Rollen 23 auf den Ventilschaft 22 übertragen
wird, da der Ventilschaft 22 sich nur in einem Bewegungs umfang
bewegt, der kleiner ist als der Bewegungsumfang des Arbeitselements 26.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
lässt sich
eine Ventilschließkraft
erzielen, die dem Fünf-
bis Zehnfachen der Federkraft der Druckfeder 37 entspricht.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
zieht sich in einem Ventilschließzustand, in dem der Arbeitsstab 27 aufgrund
der Federkraft der Druckfeder 37 an der Grenze seines Bewegungsbereichs
positioniert ist, das integral mit dem Arbeitsstab 27 ausgebildete
zylindrische visuelle Prüfelement 52 in
die Öffnung 21d zurück und ist
so im Gehäuse 21 verborgen
(siehe 1 und 10A). Wenn
sich der Arbeitsstab 27 sodann aufgrund des Steuerdrucks
in seine Ventilöffnungsposition
(vollständig
geöffnete
Ventilposition) bewegt, steht das zylindrische visuelle Prüfelement 52 aus
der Öffnung 21d vor
(siehe 2 und 10B).
Ist der Arbeitsstab 27 in einer Ventilöffnungs-Zwischenposition zwischen der vollständig geöffneten
Ventilposition und der Ventilschließposition positioniert, so
verändert sich
der Umfang, in dem das zylindrische visuelle Prüfelement 52 aus dem
Gehäuse 21 vorsteht,
entsprechend dem Öffnungsumfang
des Ventils. Wenn sich der Arbeitsstab 27 (das zylindrische
visuelle Prüfelement 52)
bewegt, so bewegen sich auch die Leitungsverbindung 54 und
der bewegliche Schlauch 55 zusammen mit dem Arbeitsstab 27 und
dementsprechend kann der Betriebszustand des Absperrventils 10 visuell
mit einem Blick überprüft werden.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
des Absperrventils 10 ist zudem mit einer manuellen Ventilöffnungsvorrichtung
ausgestattet. Die manuelle Ventilöffnungsvorrichtung wird für das manuelle Öffnen des
Ventils eingesetzt, wenn beispielsweise aufgrund eines Ausfalls
in der Steuerdruckquelle 58 kein ausreichender Steuerdruck
erzeugt werden kann. Wie sich den 1 und 2 entnehmen
lässt,
ist der zylindrische Halter 51 auf seiner Innenumfangsfläche mit
einer ringförmigen
Nut 51a versehen. Wie in den 11 und 12 gezeigt
ist, weist der zylindrische Halter 51 zudem auf seiner
Innenumfangsfläche
direkt oberhalb der ringförmigen
Nut 51a ein Paar radialer Nuten 51b auf, die diametral
so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind und mit der
ringförmigen
Nut 51a in Verbindung stehen.
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Eine
von Hand betätigte
Ventilöffnungsvorrichtung 60,
die in den 11 bis 13 gezeigt
ist, wird für
das manuelle Öffnen
des Absperrventils 10 des ersten Ausführungsbeispiels eingesetzt.
Die Ventilöffnungsvorrichtung 60 ist
mit einem Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen versehen,
das über das
Paar radialer Nuten 51b abnehmbar an der ringförmigen Nut 51a des
zylindrischen Halters 51 angebracht sein kann. Die Ventilöffnungsvorrichtung 60 ist zudem
mit einem Bedienelement 62 versehen, das eingesetzt wird,
um den Arbeitsstab 27 in eine Richtung zum Öffnen des
Ventils über
das Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen zu
bewegen. Das Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen ist
mit einem Paar von Haken 61a versehen, die jeweils über das
Paar radialer Nuten 51b in eine der ringförmigen Nuten 51a eingeschoben
werden können.
Falls das Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen relativ
zum Gehäuse 21 gedreht
wird, nachdem das Hakenpaar 61a über das Paar radialer Nuten 51b in
die ringförmigen Nuten 51a eingeführt wurde,
so gleiten die beiden Haken 61a in die ringförmige Nut 51a,
um damit in Eingriff zu kommen, so dass das Hakenpaar 61 sich nicht
aus der ringförmigen
Nut 51a herausbewegt, wenn die Ventilöffnungsvorrichtung 60 nach
oben gezogen wird. Andererseits ist das Betätigungselement 62 mit
einem Betätigungshebel 62a und
einer Scheibe (Drehelement) 62b versehen. Der Betätigungshebel 62a erstreckt
sich radial von der Scheibe 62b weg. Eine Betätigungshalterung 21x,
die als ein von der Ventilöffnungsvorrichtung 60 und
dem Gehäuse 21 getrenntes
Element vorgesehen ist, ist am Gehäuse 21 rund um den
Umfang der Öffnung 21d gehaltert (d.h.
sie ist nicht am oberen Gehäuse 21b gehaltert, so
dass sie keine störende
Wirkung auf das visuelle Prüfelement 52 hat),
wenn die Ventilöffnungsvorrichtung 60 eingesetzt
wird. Das Ansatzstück
für das
manuelle Öffnen 61 und
das Betätigungselement 62 sind
miteinander über
einen Verbindungsstift (Schwenkstift) 62c verbunden, der
in das Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen über Löcher 61b eingeschoben
ist, so dass das Betätigungselement 62 um
die Mitte des Verbindungsstifts 62c bezüglich des An satzstücks 61 für das manuelle Öffnen schwenken
kann. Der Verbindungsstift 62c ist an einer außermittigen
Position an der Scheibe 62b vorgesehen. Eine Außenkante
(zylindrische Oberfläche) 62d der
Scheibe 62b steht mit einer Oberseite 21y der
Betätigungshalterung 21x in
Kontakt (siehe 13).
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Wenn
das Absperrventil 10 mit Hilfe der handbetätigten Ventilöffnungsvorrichtung 60 manuell geöffnet wird,
so wird zuerst der biegsame Schlauch 55 von der Leitungsverbindung 54 abgenommen
und sodann das Paar von Haken 61a des Ansatzstücks 61 für das manuelle Öffnen über das
Paar von Radialnuten 51b in die ringförmige Nut 51a eingeschoben,
woraufhin das Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen relativ
zum Gehäuse 21 gedreht
wird, um das Paar von Haken 61a in Eingriff mit der ringförmigen Nut 51a zu
bringen. In dieser Phase befindet sich der Verbindungsstift 62c an
einer der Betätigungshalterung 21x nächstliegenden
Position, während
die Betätigungshalterung 21x mit
dem Kopf des Gehäuses 21 in
Kontakt steht (siehe 12). In dem in 12 gezeigten
Zustand führt
ein Drehen der Scheibe 62b durch ein manuelles Bewegen
des Betätigungshebels 62a dazu,
das das Ansatzstück 61 für das manuelle Öffnen über den
Verbindungsstift 62c, die Außenkante 62d und die
Oberseite 21y der Betätigungshalterung 21x angehoben
wird. Dies führt
dazu, dass das Paar von Haken 61a des Ansatzstückes 61 für das manuelle Öffnen den
zylindrischen Halter 51 über die ringförmige Nut 51a anhebt,
wodurch wiederum der Arbeitsstab 27 gegen die Federkraft der
Druckfeder 37 angehoben wird (da der zylindrische Halter 51 über eine
Feststellschraube 50 am oberen Ende des Arbeitsstabs 27 befestigt
ist) und so das Ventil geöffnet
wird.
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Bei
dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
des kraftunterstützten,
langsam betätigten Ventils
(Absperrventils) 10 ist der zylindrische Halter 51 über eine
Feststellschraube 50 am Arbeitsstab 27 befestigt,
während
das zylindrische visuelle Prüfelement 52 an
einer Außenumfangsfläche des
zylindrischen Halters 51 befestigt ist; stattdessen können der
Arbeitsstab 27 und der zylindrische Halter 51 aber
auch einstöckig
miteinander als ein Element ausgebildet sein.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
der vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die 14 bis 18 erläutert. Teile
oder Elemente, die mit denjenigen des beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels
identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden dementsprechend
im folgenden nicht detailliert beschreiben.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel
darin, dass die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung 70 einen
anderen Aufbau als die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung 60 des
ersten Ausführungsbeispiels
aufweist.
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Die
handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung 70 ist
mit einem Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen versehen,
das über
das Paar radialer Nuten 51b abnehmbar an der Ringnut 51a des
zylindrischen Halters 51 befestigt werden kann. Die Ventilöffnungsvorrichtung 70 umfasst
zudem ein Drehelement 72, das eingesetzt wird, um den Arbeitsstab 27 in
eine Richtung zum Öffnen
des Ventils über
das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen zu
drehen. Eine Betätigungshalterung 21x,
die als ein sowohl von der Ventilöffnungsvorrichtung 70 als
auch vom Gehäuse 21 getrenntes
Element ausgebildet ist, ist an dem Gehäuse 21 rund um den
Umfang der Öffnung 21d gehaltert
(d.h. sie ist nicht am oberen Gehäuse 21b gehaltert,
so dass sie sich nicht störend
auf das visuelle Prüfelement 52 auswirkt)
wenn die Ventilöffnungsvorrichtung 70 zum
Einsatz kommt. Die Ventilöffnungsvorrichtung 70 kann
von der Außenseite
des Gehäuses 21 über die
Betätigungshalterung 21x und die Öffnung 21d des
oberen Gehäuses 21b auf
den zylindrischen Halter 51 einwirken.
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Das
Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen ist
mit einem Paar von Haken 71a versehen, die über das
Paar radialer Nuten 51b jeweils in eine der ringförmigen Nuten 51a eingeschoben
werden können. Wenn
das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen relativ
zum Gehäuse 21 gedreht
wird, nachdem das Hakenpaar 71a über die radialen Nuten 51b in
die ringförmigen
Nuten 51a eingeschoben wurden, so gleiten die beiden Haken 71a in
die ringförmigen
Nuten 51a hinein, so dass sie mit diesen in Eingriff kommen,
wodurch das Hakenpaar 71a nicht aus der ringförmigen Nut 51a herausrutscht,
wenn die Ventilöffnungsvorrichtung 70 nach
oben gezogen wird.
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Das
Drehelement 72 ist entlang einer seiner Außenkanten
mit einer zylindrischen Oberfläche 72a versehen,
die mit einer Oberseite der Betätigungshalterung 21x in
Kontakt kommt, die am Gehäuse 21 (dem
oberen Gehäuse 21b)
des Absperrventils 10 gehaltert ist. Das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen und
das Drehelement 72 sind miteinander über einen Verbindungsstift
(Schwenkstift) 73 an einer nicht mittigen Position relativ
zum axialen Mittelpunkt 72x der zylindrischen Oberfläche 72a (d.h.
an einer vom axialen Mittelpunkt 72x des zylindrischen Oberfläche 72a zur
zylindrischen Halterung 51 hin um einen Abstand „e" verschobenen nichtmittigen Position,
die in den 14 und 15 gezeigt
ist) so miteinander verbunden, dass das Drehelement 72 um
den Mittelpunkt des Verbindungsstifts 72 relativ zum Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen schwenken
kann. Das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen ist
an seiner Oberseite mit einer gebogenen Anschlagfläche 71x versehen,
die von einer imaginären
zylindrischen Oberfläche 73x um
den Mittelpunkt des Verbindungsstifts 73, die in 15 durch eine
Punkt-Punkt-Strich-Linie angedeutet ist, leicht nach oben gebogen
ist. Die zylindrische Oberfläche 72a muss
keine exakte zylindrische Oberfläche
sein.
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Eine
an ihrem Spitzenende 74a mit einem Außengewinde versehene Verriegelungswelle
(Betätigungselement) 74 wird
in das Drehelement 72 auf einen ungefähren Mittelpunkt der zylindrischen
Oberfläche 72a zu
eingeschraubt. Das Spitzenende 74a der Verriegelungswelle 74 kommt
mit der gebogenen Anschlagfläche 71x des
Ansatzstücks 71 für das manuelle Öffnen in
Eingriff bzw. aus dem Eingriff, wenn die Verriegelungswelle 74 manuell
im Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Die gebogene
Anschlagfläche 71x ist
so geformt, dass der Abstand r (θ)
zwischen dem Mittelpunkt des Verbindungsstifts 73 und der
gebogenen Anschlagfläche 71x am
größten ist,
wenn er von dem Mittelpunkt des Verbindungsstifts 73 aus
bis zu einer Position auf der gebogenen Anschlagfläche 71x direkt
oberhalb des Verbindungsstifts 73 gemessen wird, und dass
der Abstand r (θ sich
graduell und gleichmäßig verringert, während sich
die Position an der gebogenen Anschlagfläche 71x zu einer der
beiden Seiten der gebogenen Anschlagfläche 71x nach unten
hin verändert.
Genauer gesagt, ist die gebogene Anschlagfläche 71x so ausgeformt,
dass der Abstand zwischen der gebogenen Anschlagfläche 71x und
dem Spitzenende 74a der Verriegelungswelle 74 sich
vergrößert, wenn
der zylindrische Halter 51 in eine Richtung zum Öffnen des
Ventils über
das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen und
den Verbindungsstift 73 bewegt wird, wenn das Drehelement 72 gedreht
wird, während
seine zylindrische Oberfläche 72a in
Kontakt mit der Oberseite der Betätigungshalterung 21x verbleibt.
Das Spitzenende 74a der Verriegelungswelle 74 bewegt
sich auf einer zu der imaginären
zylindrischen Oberfläche 73x parallelen
(nicht dargestellten) imaginären
zylindrischen Fläche,
wenn sich das Drehelement 72 dreht.
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Wenn
das Absperrventil 10 mit Hilfe der handbetätigten Ventilöffnungsvorrichtung 70 manuell geöffnet wird,
so wird zunächst
der biegsame Schlauch 55 von der Leitungsverbindung 54 getrennt und
sodann das Paar von Haken 71a des Ansatzstücks 71 für das manuelle Öffnen über das
Paar radialer Nuten 51b in die ringförmige Nut 51a eingeschoben,
woraufhin das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen relativ
zum Gehäuse 21 gedreht
wird, um das Paar von Haken 71a mit der ringförmigen Nut 51a in
Eingriff zu bringen. In dieser Phase ist der Verbindungsstift 73 am
nächsten
zur Betätigungshalterung 21x positioniert,
während
die zylindrische Oberfläche 72a des
Drehelements 72 mit der am Kopf des Gehäuses 21 montierten
Betätigungshalterung 21x in Kontakt
steht (siehe 15 und 16). In
dem in den 15 und 16 gezeigten
Zustand führt
ein Drehen des Drehelements 72 durch ein manuelles Bewegen
der Verriegelungswelle 74 dazu, dass das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen über den Verbindungsstift 73,
der exzentrisch zum axialen Mittelpunkt des Drehelements 72 ist,
angehoben wird. Dies führt
dazu, dass das Paar von Haken 71a des Ansatzstücks 71 für das manuelle Öffnen den
zylindrischen Halter 51 über die ringförmige Nut 51a anhebt,
was wiederum den Arbeitsstab 27 gegen die Federkraft der
Druckfeder 37 anhebt und so das Ventil öffnet (siehe 17 und 18).
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Bei
einer solchen manuellen Betätigung
zum Öffnen
des Absperrventils 10 erhöht sich der Abstand zwischen
dem Spitzenende 74a der Verriegelungswelle 74 und
der gebogenen Anschlagoberfläche 71x des
Ansatzstücks 71 für das manuelle Öffnen graduell
(siehe 17). Wenn bei diesem Aufbau
die Verriegelungswelle 74 in eine Drehrichtung gedreht
wird, um sie in das Drehelement 72 einzuschrauben und so
das Spitzenende 74a mit der gebogenen Anschlagfläche 71x in
Kontakt zu bringen, lässt
sich der Öffnungsgrad
des Ventils aufrechterhalten, sobald die Öffnung (der Öffnungsquerschnitt)
des Ventils einen geeigneten (oder gewünschten) Öffnungsgrad erreicht (siehe 18).
Genauer gesagt ist zwar der zylindrische Halter 51 in eine
Richtung zum Öffnen des
Ventils durch die Federkraft der Druckfeder 37 vorgespannt,
wobei zugleich das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen in
dieselbe Richtung vorgespannt ist; das Drehelement 72 muss
sich allerdings relativ zu dem Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen drehen,
um es dem Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen zu
ermöglichen,
sich in eine Richtung zum Schließen des Ventils zu bewegen.
Das Ansatzstück 71 für das manuelle Öffnen kann
sich jedoch nicht in eine Richtung zum Schließen des Ventils bewegen, da
das Drehelement 72 durch den Kontakt mit dem Spitzenende 74a der
gebogenen Anschlagfläche 71x daran
gehindert wird, sich zu drehen.
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Wenn
es hingegen gewünscht
ist, eine Ventilöffnungsposition
aufzuheben, um das Ventil zu schließen, so muss die Verriegelungswelle 74 nur
in eine Richtung zum Lö sen
des Außengewindes
der Verriegelungswelle 74 gedreht werden. In dieser Phase
verringert sich die Ventilöffnung
entsprechend dem Umfang, in dem das Außengewinde der Verriegelungswelle 74 gelöst wird,
und das Ventil wird vollständig
geschlossen, wenn die Verriegelungswelle 74 in eine senkrechte
Position gedreht wird, in der die Achse der Verriegelungswelle 74 vertikal
steht und dabei mit der Achse des zylindrischen Halters 51 zusammenfällt.
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Bei
dem beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Verriegelungswelle 74 in
vorteilhafter Weise nicht nur als Verriegelungselement zum Verriegeln
der Öffnung
des Absperrventils 10, sondern auch als ein Betätigungshebel
(Betätigungselement)
zum Drehen des Drehelements 72 eingesetzt. Allerdings kann
die Verriegelungswelle auch getrennt vom Betätigungselement ausgebildet
sein. Falls ein Verriegelungsmechanismus, der die Verriegelungswelle 74 und
die gebogene Anschlagfläche 71x umfasst,
zur Beibehaltung der Öffnung
des Absperrventils 10 mit einem gewünschten Öffnungswinkel nicht notwendig
ist, so kann auf die Verriegelungswelle 74 und die gebogene
Anschlagfläche 71x verzichtet
werden. Zudem ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zwar der zylindrische Halter 51 am Arbeitsstab 72 (Arbeitselement 26) über die
Feststellschraube 50 befestigt, während das zylindrische visuelle
Prüfelement 52 an
der Außenumfangsfläche des
zylindrischen Halters 51 angebracht ist; der Arbeitsstab 27 und
der zylindrische Halter 51 können aber auch einstückig miteinander
als ein einziges Element ausgebildet sein.
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Im
folgenden wird das dritte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 19 bis 24 erläutert. Teile
oder Elemente, die mit denjenigen des beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels
identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden
dementsprechend im folgenden nicht detailliert beschreiben.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel
darin, dass die handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung 80 für das Ventil
des dritten Ausführungsbeispiels
einen anderen Aufbau als die handbetätigte Ventilöffnungsvorrichtung 60 bzw. 70 des
ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiels
aufweist.
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Die
handbetätigte
Ventilöffnungsvorrichtung 80 ist
mit einem Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen versehen,
das über
das Paar radialer Nuten 51b abnehmbar an der Ringnut 51a des
zylindrischen Halters 51 befestigt werden kann. Die Ventilöffnungsvorrichtung 80 umfasst
zudem ein Drehelement 82, das eingesetzt wird, um den Arbeitsstab 27 in
eine Richtung zum Öffnen
des Ventils über
das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen zu
drehen. Eine Betätigungshalterung 21x,
die als ein sowohl von der Ventilöffnungsvorrichtung 80 als
auch vom Gehäuse 21 getrenntes
Element ausgebildet ist, wird an dem Gehäuse 21 rund um den
Umfang der Öffnung 21d montiert,
wenn die Ventilöffnungsvorrichtung 80 eingesetzt
wird. Die Ventilöffnungsvorrichtung 80 kann von
der Außenseite
des Gehäuses 21 über die
Betätigungshalterung 21x und
die Öffnung 21d des
oberen Gehäuses 21b auf
den zylindrischen Halter 51 einwirken.
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Das
Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen ist
mit einem Paar von Haken 81a versehen, die über das
Paar radialer Nuten 51b jeweils in eine der ringförmigen Nuten 51a eingeschoben
werden können. Falls
das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen relativ
zum Gehäuse 21 gedreht
wird, nachdem das Hakenpaar 81a über die radialen Nuten 51b in
die ringförmigen
Nut 51a eingeschoben wurde, so gleiten die beiden Haken 81a in
die ringförmigen
Nut 51a hinein, wobei sie mit dieser in Eingriff kommen,
so dass das Hakenpaar 81a nicht aus der ringförmigen Nut 51a herausrutscht,
wenn die Ventilöffnungsvorrichtung 80 nach
oben gezogen wird.
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Das
Drehelement 82 ist entlang einer seiner Außenkanten
mit einer zylindrischen Oberfläche 82a versehen,
die mit einer Oberseite der Betätigungshalterung 21x in
Kon takt kommt, die am Gehäuse 21 (dem
oberen Gehäuse 21b)
des Absperrventils 10 montiert ist. Das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen und
das Drehelement 82 sind miteinander über einen Verbindungsstift
(Schwenkstift) 83 an einer relativ zum axialen Mittelpunkt 82x der
zylindrischen Oberfläche 82a nicht
mittigen Position (d.h. an einer vom axialen Mittelpunkt 82x des
zylindrischen Oberfläche 82a zum
zylindrischen Halter 51 hin um einen Abstand „e" verschobenen nichtmittigen
Position, die in 20 gezeigt ist) so miteinander
verbunden, dass das Drehelement 82 um den Mittelpunkt des
Verbindungsstifts 82 relativ zum Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen schwenken
kann. Das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen ist
an seiner Oberseite mit einer gebogenen Anschlagfläche 81x versehen,
die von einer imaginären
zylindrischen Fläche 83x um
den Mittelpunkt des Verbindungsstifts 83, die in 20 durch
eine Punkt-Punkt-Strich-Linie angedeutet ist, leicht nach oben gebogen
ist. Die zylindrische Oberfläche 82a muss
keine exakte zylindrische Oberfläche
sein.
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Das
Drehelement 82 ist mit einer Hebeleinschiebeöffnung 82b versehen,
die sich in einer radialen Richtung des Drehelements 82 erstreckt.
Ein Ende eines Betätigungshebels 84 wird
in die Hebeleinschiebeöffnung 82b eingeschoben
und am Drehelement 82 durch eine Feststellschraube 82c befestigt
(siehe 19). Der Betätigungshebel 84 ist
in seiner axialen Richtung mit einer axialen Nut 84a versehen,
in der ein Verriegelungsarm 85 positioniert ist. Ein Ende
(das untere Ende in der Ansicht gemäß 19) des
Verriegelungsarms 85 ist an einem Ende (dem unteren Ende
in der Ansicht gemäß 20) des
Betätigungshebels 84 um
einen Schwenkzapfen 85a derart schwenkbeweglich angebracht,
dass er innerhalb des Drehelements 82 verschwenkt werden kann
(siehe 20). Der Verriegelungsarm 85 ist
an seinem unteren Ende mit einem Verriegelungsabschnitt 85b versehen,
der mit der gebogenen Anschlagfläche 81x des
Ansatzstücks 81 für das manuelle Öffnen in
Eingriff bzw. aus dem Eingriff gebracht werden kann. Eine Druckfeder 86 ist
zwischen dem Betätigungshebel 84 und
dem Verriegelungsarm 85 derart positioniert, dass der Verriegelungsabschnitt 85b normalerweise
in eine Richtung vorgespannt ist, in der er mit der gebogenen Anschlagfläche 81x des Ansatzstücks 81 für das manuelle Öffnen in
Eingriff kommt (d.h. in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn
bei der Darstellung gemäß 20).
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Die
gebogene Anschlagfläche 81x ist
so geformt, dass der Abstand r (θ)
zwischen dem Verbindungsstift 83 und der gebogenen Anschlagfläche 81x gemessen
vom Mittelpunkt des Verbindungsstifts 83 zu einer Position
auf der gebogenen Anschlagfläche 81x direkt
oberhalb des Verbindungsstifts 83 maximal ist und dass
sich der Abstand r(θ)
graduell und gleichmäßig verringert,
während
sich die Position an der gebogenen Anschlagfläche 81x nach einer
der beiden Seiten der Anschlagfläche 81x nach
unten bewegt. Die gebogene Anschlagfläche 81x ist nämlich so
ausgeformt, dass der Abstand zwischen der gebogenen Anschlagfläche 81x und
dem Schwenkzapfen 85a sich erhöht, während der zylindrische Halter 51 in
eine Richtung zum Öffnen
des Ventils über
das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen und
die Verbindung 83 bewegt wird, wenn das Drehelement 82 so
gedreht wird, dass seine zylindrische Oberfläche 82a mit der Oberseite
der Betätigungshalterung 21x in
Kontakt bleibt. Der Verriegelungsabschnitt 85b des Verriegelungsarms 85 bleibt
aufgrund der Federkraft der Druckfeder 86 in Kontakt mit der
gebogenen Anschlagfläche 81x,
während
der Abstand zwischen der gebogenen Anschlagfläche 81x und dem Schwenkzapfen 85a sich
erhöht,
wenn das Drehelement 82 gedreht wird. Allerdings kann sich
in diesem Zustand, in dem der Verriegelungsabschnitt 85b aufgrund
der Federkraft der Druckfeder 86 in Druckkontakt mit der
gebogenen Anschlagfläche 81x bleibt,
das Drehelement 82 in eine Richtung drehen, um den Abstand
zwischen der gebogenen Anschlagfläche 81x und dem Schwenkzapfen 85a zu vergrößern, wobei
es jedoch daran gehindert wird, sich in die entgegengesetzte Richtung
zu drehen, um den Abstand zwischen der gebogenen Anschlagfläche 81x und
dem Schwenkzapfen zu verringern.
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Wenn
allerdings ein Freigabeende 85c (das obere Ende in der
Ansicht gemäß 19)
des Verriegelungsarms 85 manuell gegen die Federkraft der Druckfeder 86 in
die axiale Nut 84a gedrückt
wird, so kommt der Verriegelungsabschnitt 85b aus dem Ein griff
mit der gebogenen Anschlagfläche 81x (d.h.
der Abstand zwischen dem Verriegelungsabschnitt 85b und
der gebogenen Anschlagfläche 81x erhöht sich), wodurch
es dem Drehelement 82 möglich
wird, sich relativ zum Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen frei
zu drehen (siehe 24).
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Wenn
das Absperrventil 10 manuell mit der handbetätigten Ventilöffnungsvorrichtung 80 geöffnet wird,
so wird zuerst der biegsame Schlauch 55 von der Leitungsverbindung 54 getrennt,
sodann das Paar von Haken 81a des Ansatzstücks 81 für das manuelle Öffnen über das
Paar von radialen Nuten 51b in die ringförmige Nut 51a eingeschoben
und schließlich
das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen relativ
zum Gehäuse 21 gedreht,
um das Hakenpaar 81a mit der ringförmigen Nut 51a in
Eingriff zu bringen. In dieser Phase ist der Verbindungsstift 83 am
nächsten
zur Betätigungshalterung 21x positioniert,
während
die zylindrische Oberfläche 82a des Drehelements 82 mit
der Betätigungshalterung 21x in
Kontakt steht, die am Kopf des Gehäuses 21 montiert ist
(siehe 21). In der in 21 gezeigten
Position führt
ein Drehen des Drehelements 82 durch ein manuelles Bewegen
des Betätigungshebels 84 dazu,
dass das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen über die
Verbindung 83 angehoben wird, die exzentrisch zum axialen
Mittelpunkt des Drehelements 82 ist. Dies führt dazu,
dass das Hakenpaar 81a des Ansatzstücks 81 für das manuelle Öffnen den
zylindrischen Halter 51 über die ringförmige Nut 51a anhebt,
wodurch wiederum der Arbeitsstab 27 gegen die Federkraft
der Druckfeder 37 angehoben und so das Ventil geöffnet wird
(siehe 22 und 23).
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Bei
einer derartigen manuellen Betätigung zum Öffnen des
Ventils bleibt der Verriegelungsabschnitt 85b des Verriegelungsarms 85,
der innerhalb des Betätigungshebels 84 um
den Schwenkzapfen 85a geschwenkt wird, aufgrund der Federkraft
der Druckfeder 86 während
des Drehens um den Schwenkzapfen 85a in Kontakt mit der
gebogenen Oberfläche 81x des
Ansatzstücks 81 für das manuelle Öffnen. Dieser
Kontakt des Verriegelungsabschnitts 85b mit der gebogenen
Anschlagfläche 81x verhindert,
dass das Drehelement 82 sich in eine Richtung zum Schließen des
Ventils dreht (siehe 20 und 22). Im
einzelnen ist zwar der zylindrische Halter 51 durch die
Federkraft der Druckfeder 37 in eine Richtung zum Schließen des
Ventils vorgespannt, während
gleichzeitig das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen in
dieselbe Richtung vorgespannt ist; das Drehelement 82 muss
sich jedoch relativ zu dem Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen drehen,
damit sich das Ansatzstück 81 für das manuelle Öffnen in
eine Richtung zum Schließen
des Ventils bewegen kann. Allerdings kann sich das Ansatzstück für das manuelle Öffnen 81 nicht
in eine Richtung zum Schließen
des Ventils bewegen, da das Drehelement 82 durch den Kontakt
des Verriegelungsabschnitts 85b mit der gebogenen Anschlagfläche 81x daran
gehindert wird, sich zu drehen.
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Wenn
es hingegen gewünscht
wird, den offenen Ventilzustand aufzuheben, um das Ventil zu schließen, so
muss nur das Freigabeende 85c des Verriegelungsarms 85 manuell
gegen die Federkraft der Druckfeder 86 in einem ausreichenden
Umfang in die axiale Nut 84a gedrückt werden, um den Verriegelungsabschnitt 85b aus
dem Eingriff mit der gebogenen Anschlagfläche 81x zu bringen.
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Bei
dem beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz des Verriegelungsarms 85,
der zum Verriegeln der Öffnung
des Absperrventils betätigt
wird, einfach, da der Verriegelungsarm 85 in dem Betätigungsarm 84 positioniert
ist. Allerdings kann der Verriegelungsarm auch gesondert vom Betätigungsarm
vorgesehen werden. Zudem ist zwar bei dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der zylindrische Halter 51 über die
Feststellschraube 50 am Arbeitsstab 27 befestigt,
während
das zylindrische visuelle Prüfelement 52 an
einer Außenumfangfläche des
zylindrischen Halters 51 angebracht ist; der Arbeitsstab 27 und
der zylindrische Halter 51 können jedoch auch einstückig miteinander
als ein einziges Element ausgebildet sein.